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Druckmeßvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung,
umfassend ein eine leitende Flüssigkeit enthaltendes U-Rohr aus elektrisch nichtleitendem
Material, dessen einem Schenkel der Druck derart zuzuführen ist, daß die relative
Flüssigkeitshöhe der beiden Schenkel dem angelegten Druck entspricht, kapazitive,
von einer Spannungsquelle gespeiste Wandler, die jedem Schenkel zugeordnet sind
und von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in den ihnen zugeordneten Schenkeln abhängige,
einer Differenzbildungsvorrichtung zugeführte Signale abgeben, wobei gegenüber jedem
Wandler die Flüssigkeit als eine erste Elektrode wirkt und in jedem Wandler eine
zweite Elektrode aus elektrisch leitfähigem Material außerhalb des U-Rohres vorgesehen
ist.
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Bei den bekannten Vorrichtungen der genannten Art liegen die Ausgänge
der Spannungsquelle an der leitfähigen Flüssigkeit bzw. an der festen Elektrode.
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Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß Streukapazitäten zwischen
der leitfähigen Flüssigkeit und den Leitungen die Meßwerte beeinflussen. Erdet man
die Flüssigkeit, so gehen die schwankenden Kapazitätswerte zwischen den Leitungen
und/oder Erde in die Messungen ein. Ist die Flüssigkeit aber nicht geerdet, dann
hat sie eine gewisse Kapazität gegenüber Erde, ebenso wie auch die Leitungen.
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Werden abgeschirmte Leitungen verwendet, dann treten Streukapazitäten
zwischen dem-Innenleiter und der Abschirmung auf. Der Werte dieser Streukapazitäten
können in der Praxis größer sein als die bei den Messungen zu erwartenden Kapazitätsänderungen.
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Ferner ändern sie ihre Größe bei jeder Bewegung und Verlegung der
Leitungen.- Auch bei Anwendung der bekannten mechanischen Nullabgleichverfahren
können die durch die Streukapazitäten in die Meßergebnisse gelangenden Fehler nicht
vermieden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
bei der die Streukapazitäten die Meßergebnisse nicht mehr beeinflussen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeder Wandler ein
elektrisch leitfähiges Gitter aufweist, welches über der zweiten Elektrode liegt
und sich in Axialrichtung in beiden Richtungen über die zweite Elektrode hinaus
erstreckt, daß eine Null-Leitung die beiden Gitter miteinander verbindet und daß
die Wechselspannungsquelle zwischen der ersten Elektrode und der Null-Leitung liegt.
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Die Größe der Meßströme wird lediglich von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels
in dem U-Rohr gegenüber der festen Elektrode bestimmt. Die durch das Gitter und
-die Leitungen und Abschirmungen gegen-
über der Flüssigkeit gebildeten Kapazitäten
beeinflussen die Meßergebnisse nicht mehr,- da die Gitter mit der Null-Leitung und
über diese direkt mit dem einen Pol der Spannungsquelle verbunden sind, während
deren anderer Pol an der Flüssigkeit liegt. Meßstrom ist der sich zwischen der festen
Elektrode und der Null-Leitung ergebende Strom.
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Die auf den Strom zwischen der zweiten Elektrode und dem Gitter ansprechenden
Vorrichtungen liefern ein Maß für die Kapazität zwischen der ersten und zweiten
Eiektrode. Steht die Flüssigkeit in dem Schenkel so hoch, daß sie sich teilweise
oder vollständig in dem Bereich befindet, an dem die zweite Elektrode anliegt, dann
besteht eine Kapazität zwischen der Flüssigkeit und dieser Elektrode. Hat jedoch
die Flüssigkeit diesen Schenkelteil nicht erreicht, dann wird durch das Gitter bedingt,
daß zwischen der Flüssigkeit und der zweiten Elektrode keine effektive Kapazität
besteht. Es hängt also die Kapazität zwischen der ersten und zweiten Elektrode von
der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Schenkel und damit von dem zugeführten
Druck ab. Da der Strom von dem jeweiligen Kapazitätswert abhängt, ist er damit ebenfalls
von dem zugeführten Druck abhängig. Auf diese Weise ist es möglich, das Gerät für
sehr kleine
Änderungen der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem
Rohr empfindlich zu machen und dadurch eine genaue Druckmessung zu erhalten, vorausgesetzt,
daß die Dichte der Flüssigkeit bekannt ist.
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Jeder Wandler liefert Signale, die proportional zur Veränderung des
Flüssigkeitsspiegels in dem Schenkel relativ zu einer gegebenen Höhe sind. Die beiden
Signale können algebraisch addiert werden und, falls die beiden Schenkel des U-Rohres
von verschiedener Größe sind, d. h., wenn sie einen verschiedenen Querschnitt aufweisen,
kann können die Anteile, in denen die Signale zusammengefaßt werden, mit dem Verhältnis
der Kapazitätsänderung und der Anderung des Flüssigkeitsspiegels übereinstimmen,
so daß das Ausgangssignal linear proportional dem Druck ist Die Anordnung liefert
auf diese Weise ein elektrisches Ausgangssignal, das genau mit dem zu messenden
Druck in Beziehung gesetzt werden kann, ohne daß wie bisher eine Eichung eines Druckwandlers
vorgenomen werden müßte. Das elektrische Signal kann Meßgeräten zugeführt werden,
wenn man den Druck messen will, oder es kann für andere Zwecke, beispielsweise zur
Steuerung, verwendet werden; in dem letzteren Fall kann der Ausgangsstrom der stromabhängigen
Vorrichtung einem geeigneten Servosystem zur Steuerung des Druckes, z. B. zur Aufrechterhaltung
eines konstanten Druckes zugeführt werden.
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In einem oder auch beiden Wandlern können die zweite Elektrode und
das leitende Gitter beweglich auf dem U-Rohr angebracht sein, um jeden Druck innerhalb
des durch die Länge des Rohres bedingten Bereichs messen zu können.
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Die zweite Elektrode kann das Rohr teilweise oder vollständig umgeben.
Das Gitter ist so angeordnet, daß es sich über die ganze Elektrode und in Axialrichtung
über die Elektrode hinaus erstreckt, so daß es eine elektrostatische Abschirmung
bildet.
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Das Gitter kann - geerdet werden. Üblicherweise wird jedoch die Flüssigkeit
im Rohr geerdet, entweder über einen direkten Kontakt der Flüssigkeit mit einer
geerdeten Elektrode, die in die Röhre hineinreicht, oder effektiv durch kapazitive
Kopplung durch die Rohrwandung mit einer geeigneten geerdeten Elektrode. Die elektrischen
Zuleitungen zur zweiten Elektrode und dem Gitter sind üblicherweise über ein koaxiales
Kabel hergestellt, dessen äußerer Leiter mit dem Gitter verbunden ist. Die Kapazität
des Kabels beeinflußt die Messung der Kapazität zwischen den beiden Elektroden nicht,
wenn diese nach Anlegen einer Wechselspannung an eine Elektrode, üblicherweise die
Flüssigkeit und die Null-Leitung durch Messung des Ausgangsstroms zwischen der anderen
Elektrode und der Null-Leitung vorgenommen wird.
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Die Schaltung zur Vereinigung der Signale kann eine strom abhängige
Vorrichtung aufweisen, der ein Differenzsignal zugeführt wird, das aus den Strömen
zwischen den zweiten Elektroden und der Null-Leitung eines jeden Wandlers abgeleitet
ist, und einen Abgleichstromkreis, der so angeordnet ist, daß ein Abgleichstrom
der stromabhängigen Vorrichtung entgegengesetzt zu dem Differenzsignal zugeführt
wird, so daß die stromabhängige Vorrichtung dem Differenzsignal eine niedrige Impedanz
bietet. Die stromabhängige Vorrichtung kann aus einem Transformator bestehen, der
eine oder mehrere Eingangswicklungen hat, der bzw. denen die Ströme zwischen
den
zweiten Elektroden und der Null-Leitung von jedem Wandler zugeführt werden und einen
Verstärker aufweisen, der das von der Ausgangswicklung des Transformators abgegriffene
resultierende Signal verstärkt, so daß die Abgleichsschaltung in diesem Fall dem
Transformator einen Eingangsstrom zuführt, der von dem Ausgangssignal des Verstärkers
gesteuert oder abgeleitet ist.
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Bei Verwendung einer Flüssigkeit in einem Rohr ändert sich der Flüssigkeitsspiegel
ruckartig infolge des Anhaftens der Flüssigkeit an der Behälterwand.
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Dadurch wird die Genauigkeitsgrenze der Druckmessung bei visuell abzulesender
Skala gesetzt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nicht wichtig, die Stellung
des Flüssigkeitsspiegels in dem Rohr für eine Messung ablesen zu können, so daß
Vorrichtungen zur Rüttelung des Rohres angebracht werden können. Auf diese Weise
wird das Anhaften der Flüssigkeit an der Rohrwandung verhindert und eine genauere
Messung ermöglicht. Die Rüttelvorrichtungen werden üblicherweise elektrisch betrieben,
d. h., ein Spulenvibrator wird durch Wechselstrom mit beliebiger Frequenz, üblicherweise
von 50 oder 60 Hertz, betrieben.
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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an
Hand der Figuren beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Anordnungen.
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Fig. 1 zeigt schematisch ein Druckmeßgerät zusammen mit der elektrischen
Meßanordnung; F i g. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Schaltbilder der elektrischen
Meßanordnung von F i g. 1.
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In F i g. 1 ist ein U-Rohr 10 mit zwei Schenkeln 11 und 12 und einer
leitenden Flüssigkeit 13, beispielsweise Quecksilber, in dem U-Rohr dargestellt.
Der zu messende Druck wird einem der Schenkel 12 zugeführt, und unter der Annahme,
es handele sich um einen positiven Druck, wird der Flüssigkeitsspiegel in diesem
Schenkel nach unten gedrückt. Der Flüssigkeitsspiegel in dem anderen Schenkel 11
bewegt sich nach oben, so daß die Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel der den
Schenkeln 11, 12 zugeführten Druckdifferenz entspricht. Die Verwendung von U-förmigen
Rohren zur Druckmessung ist bekannt.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, wie die Höhendifferenz
der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Schenkeln 11 und 12 gemessen wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, zwei Schenkel mit verschiedenem
Querschnitt zu verwenden. Dieser Fall ist in F-i g. 1 dargestellt. Jedoch ist es
in den meisten Fällen üblich, Schenkel mit gleichem Querschnitt zu verwenden. Jedoch
muß jeder Schenkel einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen, damit eine lineare
Beziehung zwischen dem Meßwert und der zugeführten Druckdifferenz besteht.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Flüssigkeitsspiegel
der beiden Schenkel elektrisch durch die Messung der Kapazität zwischen der Flüssigkeit
in dem Rohr und einer Elektrode außerhalb des Rohres bestimmt. Hierfür wird eine
Dreipunkt-Meßvorrichtung verwendet, so daß diese Kapazität unter Ausschaltung jeglicher
Kapazität zwischen der Flüssigkeit oder der äußeren Elektrode zu einem anderen Körper
bestimmt werden kann. Es ist verständlich, daß die Kapazität zwischen der Flüssigkeit
und - der äußeren Elektrode auf dem Rohr, unter anderem von dem Umfang des Rohres
und der Dicke
der Rohrwandung abhängt. Derartige Faktoren müssen
bei der Bestimmung der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und der Anderung des
Flüssigkeitsspiegels in die Rechnung einbezogen werden. Der Druckwandler auf jedem
Schenkel besteht aus einer Elektrode 15, die vorzugsweise das Rohr umgibt. Sie kann
aber das Rohr auch nur teilweise umfassen.
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Außerdem besteht der Druckwandler aus einem Gitter 16, das sich über
der Elektrode 15 und dem Rohr befindet und sich in Axialrichtung in beiden Richtungen
über die Elektrode 15 hinaus erstreckt. Das Gitter besteht aus einem leitenden Material
und besteht, falls man den Flüssigkeitsspiegel visuell beobachten will, aus leitendem
Glas; die Elektrode kann dann einen Schlitz in axialer Richtung des Rohres aufweisen.
Die Wandler können längs eines oder jeden Schenkels beweglich angebracht sein. Reicht
die Flüssigkeit teilweise oder ganz in den Raum des Rohres innerhalb einer der Elektroden
15, dann ist zwischen der Flüssigkeit und dieser Elektrode eine Kapazität vorhanden.
Hat die Flüssigkeit diesen Teil des Rohres noch nicht erreicht, dann sorgt das Gitter
16 dafür, daß keine effektive Kapazität zwischen der Flüssigkeit und der Elektrode
15 auftritt. Der Kapazitätswert zwischen der Flüssigkeit und der Elektrode beruht
also auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Rohr. Zur Messung dieser Kapazität
wird eine Wechselspannung an Flüssigkeit und Gitter angelegt.
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Zu diesem Zweck befindet sich in der Flüssigkeit eine Elektrode 17.
Die Wechselspannung der Spannungsquellel8 wird an die Elektrodel7 und das Gitter
16 eines jeden Wandlers gelegt, da die Gitter beider Wandler miteinander elektrisch
verbunden sind. An Stelle einer Elektrode 17 in der Flüssigkeit kann auch eine kapazitive
Kopplung mit der Flüssigkeit über eine kapazitive Elektrode, die sich außerhalb
des Rohres befindet, und dieses vollständig umfaßt, bewirkt werden. In manchen Fällen
kann die Flüssigkeit in dem Rohr geerdet sein und die Wechselspannung an die beiden
Gitter angelegt werden.
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Die Spannung an Flüssigkeit und Gitter bewirkt, sobald zwischen der
Flüssigkeit und der äußeren Elektrodel5 eine Kapazität vorliegt, einen Strom zwischen
der Elektrode 15 und dem Gitter. Die Größe dieses Stroms ist ein Maß für den Kapazitätswert
zwischen der Flüssigkeit und der Elektrode 15. Bei einem Rohr mit gleichbleibendem
Querschnitt ist die Kapazität proportional der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in
dem Rohr, obwohl der Proportionalitätsfaktor unter anderem durch die Abmessungen
des Rohres bestimmt wird. Die Signale aus den beiden Wandlern, d. h., die Ströme
zwischen jeder der Elektroden 15 und ihrem zugehörigen Gitter, sind in den entsprechenden
Verhältnissen in einer Schaltung, schematisch unter 19 dargestellt, vereinigt, und
geben ein Ausgangssignal an ein Anzeigegerät 20, das der Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel
in den beiden Schenkeln 11 und 12 entspricht.
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In einem Druckmeßgerät, das sich einer Flüssigkeit in einem Rohr
bedient, wird sich die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ruckartig als Folge der Adhäsion
der Flüssigkeit an der Innenwand des Rohres ändern.
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Hierdurch wird der Genauigkeit eines solchen Gerätes eine Grenze gesetzt,
wenn es für visuelle Ablesung auf einer Skala verwendet wird. Bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung jedoch, bei der die Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel elektrisch
bestimmt wird, ist es nicht erforderlich, die Stellung des
Flüssigkeitsspiegels zu
sehen; das Rohr kann daher gerüttelt werden, um ein solches Anhaften an der Rohrwandung
zu verhindern. Eine solche Rüttelvorrichtung ist schematisch angedeutet 21, sie
kann aus einem Spulenvibrator bestehen, der mit Wechselstrom der Frequenz von 50
bis 60 Hertz aus einer Wechselstromquelle 22 betrieben wird.
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Fig. 2 zeigt eine einfache Ausführungsform einer Schaltung für die
beiden Wandler und die ihnen zugehörigen Meßanordnungen. In der F i g. 2 sind die
beiden Wandler mit 30 und 31 bzw. durch Kondensatoren, bezeichnet, deren eine Platte
29 durch die Flüssigkeit und deren andere Platte durch die Außenelektrode 15 gebildet
wird. Die Platten 29 der beiden Kondensatoren 30, 31 sind miteinander elektrisch
verbunden, da die Flüssigkeit leitfähig ist. Außerdem sind sie (über die Elektrode
17 der F i g. 1) mit dem einen Ende der Wicklung 32 des Eingangstransforma tors
33 verbunden, dessen Primärwicklung 34 aus der Wechselstromquelle 35 erregt wird.
Die Wicklung 32 ist die eine der beiden stark miteinander gekoppelten, in Reihe
geschalteten Sekundärwicklungen 32 und 36. Die Sekundärwicklung 36 ist mit der einen
Platte eines Meßkondensators 37 verbunden. Die Verbindung der beiden Wicklungen
32 und 36 verläuft über eine Leitung 38, die im weiteren als Null-Leiter bezeichnet
wird, zu den Gittern 16 der beiden Wandler.
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Die Elektroden 15 der beiden Wandler sind über die Leitungen 39 und
40 mit zwei getrennten Abgriffen auf einer Wicklung 41 eines Ausgangstransformators
42 verbunden. Der Null-Leiter 38 ist mit der Wicklung 41 an einem Punkt zwischen
den Abgriffen der Leitungen 39 und 40 verbunden. Der Ausgangstransformator 42 hat
eine Sekundärwicklung 43, die mit einem- Gleichrichter 44 und einem Nullabgleichanzeigeinstrument
verbunden ist. Man sieht, daß die Wechselspannung der Wicklung 32 den beiden Wandlern
zugeführt wird, und die resultierenden Ströme der Elektroden 15 einander entgegengesetzt
gerichtete Ströme in der Wicklung 41 erzeugen. Sind die beiden Kapazitätswerte zwischen
der Flüssigkeit und der Elektrode 15 jedes der beiden Wandler einander gleich, dann
fließen gleiche Ströme durch die beiden Leitungen 39 und 40 und gleichen sich in
der Wicklung 41 gegenseitig aus und bewirken so eine Nullanzeige des Gerätes 45.
Jede beliebige Differenz der Kapazitäten in den beiden Wandlern hebt diesen Gleichgewichtszustand
auf. Der Stromkreis kann jedoch wieder abgeglichen werden mit Hilfe des einregulierbaren
Meßkondensators 37, über den ein Abgleichstrom in die Wicklung 41 geschickt wird.
Die Größe des Abgleichstromes über den Meßkondensator 37 ist so ein Maß für die
Differenz der Kapazitäten der beiden Wandler. Der Meßkondensator 37 ist regelbar,
aber es kann auch zusätzlich oder an Stelle seiner Veränderung die an ihn angelegte
Spannung verändert werden, indem man ihn an einen einstellbaren Abgriff auf der
Wicklung 36 schaltet. Die Schaltung in F i g. 2 stellt somit eine mit Transformatoren
aufgebaute Differenzmeßbrücke zur Bestimmung der Differenz der beiden Kapazitätswerte
dar.
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Wird das Gitter 16 mit dem Null-Leiter 38 verbunden, dann liegen die
Kapazitäten an der Wicklung 32 und beeinflussen das Gleichgewicht nicht. Im Gleichgewicht
liegt an der Wicklung 41 keine Spannung, folglich fließt auch in keinem der beiden
Wandler ein Strom zwischen der Elektrode 15 und dem Gitter 16. Auf diese Weise ermöglicht
diese Schaltung- die
Bestimmung der Differenz der Kapazitätswerte
in den beiden Wandlern, während jegliche andere Kapazität zu dem Schirm 16 außer
acht gelassen wird. Wie in F i g. 1 gezeigt, können die Verbindungen zu den Elektroden
15 über koaxiale Kabel hergestellt werden, deren äußere Leiter mit den Gittern verbunden
sind. Die Kapazität des Kabels beeinflußt die Messung der Kapazitäten zwischen den
Elektroden 15 und der Flüssigkeit nicht, da die Kapazität des Kabels in gleicher
Weise ausgeschaltet wird, wie die Kapazitäten der Gitter 16. Es wird sofort deutlich,
daß für den Fall ungleicher Schenkel des U-Rohres der erforderliche Abgleich bei
der Vereinigung der Signale durch eine geeignete Stellung der Abgriffe, mit denen
die Leitungen 39 und 40 mit der Wicklung 41 verbunden sind, erreicht werden kann.
Das Wicklungsverhälmis zwischen den Abgriffen entspricht dem Verhältnis, in dem
die Ausgangsströme der beiden Wandler vereinigt werden sollen.
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Wie es allgemein bei diesen Meßbrücken üblich ist, können die Stromquelle
35 und der Gleichrichter 44 (mit dem Gerät 45) miteinander vertauscht werden.
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Die Vorrichtung nach Fig.2 ist eine einfache Form einer Transformatorverhältnismeßbrücke.
Für manche Zwecke kann es besser sein, eine direkt anzeigende Meßbrücke oder eine
Meßbrücke mit Selbstabgleich zu verwenden. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer
Schaltung mit einer Meßbrücke mit Direktanzeige dargestellt, bei der die Druckdifferenz
in den beiden Schenkeln direkt auf einer Meßskala angezeigt wird. Von der Stromquelle
35 wird der Primärwicklung 34 eines Transformators 33 ein Wechselstrom- zugeführt.
Die Spannung seiner Sekundärwicklung 32 liegt an den beiden Wandlern. Die beiden
Wandler sind hier, ebenso wie in F i g. 2, als Kondensatoren 30, 31 bezeichnet.
Die Spannung wird an die Flüssigkeit angelegt, die durch die Platten 29 dargestellt
ist. Der Null-Leiter 38 ist mit den Gittern 16 der beiden Wandler verbunden. Die
Ströme von den Elektroden 15 der beiden Wandler verlaufen durch die Leitungen 39
und û an die Abgriffe auf die Wicklung 41 des Ausgangstransformators 42. Die Abgriffe
auf den Wicklungen sind entsprechend der Abmessungen der beiden Schenkel eingestellt.
Man sieht, daß die Höhe der Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 43 des Transformators
42 von der Höhendifferenz des Flüssigkeitsspiegels in den Schenkeln 11 und 12 abhängt
Diese Spannung wird einem Verstärker 50 mit hohem Verstärkungsgrad zugeführt, der
einen negativen Rückkopplungskreis 51 mit einer Meßimpedanz, hier als Kondensator
52 dargestellt, enthält. Da der Verstärker 50 eine hohe Verstärkung liefert, kann
der Rückkopplungsstrom den Eingangsstrom im wesentlichen abgleichen und damit ein
vernachlässigbares Eingangssignal für den Verstärker 50 liefern. Der Rückkopplungsstrom
gleicht daher das Eingangssignal des Transformators 42 ab. Der Rückkopplungsstrom
ist der Ausgangsspannung des Verstärkers 50 proportional Er oder die Ausgangsspannung
des Verstärkers können gemessen werden und ergeben ein Maß für die Eingangsspannung
der Wicklung 43. In der in F i g. 3 dargestellten Anordnung kann das Ausgangs signal
an einem Spannungsmesser 53, der an dem Verstärker 50 angeschaltet ist, abgelesen
werden; es kann aber ebensogut auch ein Strommesser in dem Rückkopplungskreis liegen.
Der Verstärker 50 liefert eine für den Betrieb des Anzeigegerätes 53 ausreichende
Energie, ohne dadurch die
Genauigkeit der Anzeige zu beeinflussen, da er keine Energie
aus der Wicklung 43 aufnimmt. Dieser Ausgangswert des Verstärkers kann auch dazu
verwendet werden, andere Vorrichtungen, beispielsweise ein Registriergerät oder
einen Servosteuermechanismus zur Steuerung des Druckes oder eines anderen Parmeters
zu betreiben. Obwohl der Rückkopplungskreis 51 als ein kapazitiver Rückkopplungskreis
dargestellt ist, muß er nicht unbedingt kapazitiv sein, jede beliebige Normalimpedanz
kann angewendet werden.
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Durch diesen Rückkopplungskreis wird dem Eingang des Verstärkers 50
ein solcher Abgleichstrom zugeführt, so daß der wirksame Eingangswert im wesentlichen
gleich Null ist. Auf diese Weise ist auch diese Vorrichtung nicht durch Kapazitäten
zu den Gittern oder die Kapazittä des koaxialen Kabels, das von den Elektroden 15
zur Wicklung 41 verläuft, beeinflußt. Auf diese Weise liefert die in der Fig.3 dargestellte
Anordnung eine Direktanzeige der Druckdifferenz in den beiden Schenkeln 11 und 12
auf einem Meßinstrument. Dieses Meßgerät kann in jeder beliebigen gewünschten Druckeinheit
geeicht Werden.
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In Fig.4 ist eine Brückenanordnung mit Selbstabgleich dargestellt,
die ermöglicht, die Druckdifferenz in einer Reihe von Dekadenschritten anzuzeigen,
wodurch eine numerische Auswertung erleichertwird.
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Diese Anordnung besteht, ebenso wie die in F i g. 2 dargestellte,
aus einer Transformatorverhältnismeßbrücke. Jedoch wurde in der Anordnung nach F
i g. 4, an Stelle eines einregelbaren Meßkondensators 37 ein Meßkondensator 60 verwendet,
der an einer einstellbaren Spannung liegt, die über einen Servomechanismus 61 über
den Ausgang des Gleichrichters 44 gesteuert wird. Die Brückenanordnung hat am Transformator
33 eine Wicklung 62 mit Dekadenabgriffen.
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Sie enthält zwölf Abgriffe 63, die gleichen Spannungsschritten entsprechen,
und zwei bewegliche Kontakte 64, um die Spannung zwischen zwei benachbarten Abgriffen
63 der Wicklung 65, die ebenfalls eine Reihe von Dekadenabgriffen 66 aufweiset,
zuzuführen.
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Die Abgriffe 66 liefern unter sich gleiche Spannungsschritte jeweils
von der Größe eines Zehntels des Spannungswertes, der durch die Abgriffe 63 auf
der Wicklung 62 gegeben wird. Die Spannung zwischen je zwei benachbarten Abgriffen
66 wird durch bewegliche Kontakte 67 abgegriffen und einem Potentiometer 68 zugeführt.
Ein einstellbarer Abgriff 69 auf diesen Potentiometer führt zu dem Kondensator 60.
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Die Abgriffe auf der Wicklung 62 sind so eingestellt, daß sie eine
erste Spannungseinregulierung in zehn Stufen bewirken. Der Servomechanismus 61 regelt
über die Kontakte 64 automatisch in eine solche Richtung ein, daß die Spannung am
Kondensator 60 so lange vergrößert wird, bis der Abgleichspunkt durchlaufen wird.
Darauf werden die Kontakte 64 festgehalten und die Kontakte 67 der Abgriffe 66 auf
der Wicklung 65 in der entgegengesetzten Richtung (d. h. in der Richtung abnehmender
Spannung) eingestellt.
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Damit wird automatisch eine zweite Feineinregulierung der Spannung
erreicht. Falls erwünscht, kann auch noch eine weitere dekadisch unterteilte Wicklung
vorgesehen sein, jedoch zur Vereinfachung der Darstellung in Fig.4 wird die Spannung
über die Kontakte 67 an ein Potentiometer 68 gelegt. Haben die Kontakte 67 den Abgleichspunkt
durchlaufen, dann werden sie festgehalten; das Potentiometer 68 ist dann so eingestellt,
daß die Spannung vergrößert wird. Die Stellung der Kontakte 64,67 und der Abgriff
69
sind ein Maß für die an dem Kondensator 60 liegende Spannung und damit für die Höhendifferenz
des Flüssigkeitsspiegels der beiden Schenkel des U-Rohres. Werden weitere dekadisch
unterteilte Wicklungen verwendet, so kann die Einregullerung der Spannung auf einen
sehr hohen Genauigkeitsgrad gebracht werden.
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Numerische Anzeigegeräte (nicht dargestellt), die über die Kontakte
64, 67 und dem Abgriff 69 betrieben werden, ermöglichen eine direkte numerische
Ablesung in Zehnereinheiten der an dem Kondensator 60 liegenden Spannung und damit
der Höhendifferenz des Flüssigkeitsspiegels in den beiden Schenkeln des U-Rohres.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung stellt also eine sich selbst abgleichende Meßbrücke
dar mit einer numerischen Direktanzeige.
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Das Ausgangssignal des Servosystems 61 kann jedoch auch für Steuerzwecke
verwendet werden.